AGV系統在纖維行業的應用

文/程者軍

AGV（Automated Guided Vehicle）是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及多種移載功能的運輸車。AGV以輪式移動為特征，具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可行性強、安全性好等優點。與物料輸送中的其它設備相比，AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置。

纖維自動化物流系統，能充分地體現AGV的柔性化特點，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。本文以浙江新鳳鳴集團纖維自動化生產流水線為例，重點介紹了AGV在纖維行業的技術應用?，F場應用情況，如圖1。

一、AGV系統工作原理

AGV系統的總體結構，包含AGV管理和監控計算機、物流管理機、車載控制器、智能充電裝置、遠程I/O和無線局域網AP等部分。AGV系統總體結構，如圖2。

AGV管理和監控機主要負責新任務的下發、AGV小車的分配、監控設備的運行狀態、記錄設備的運行信息與日志信息等。

物流管理機與AGV管理機進行交互，主要負責庫存的管理，AGV發出取貨請求后，允許進行取貨，以及在AGV取完貨后確認已經完成取貨。

車載控制器是AGV小車運行的大腦，用來向小車的驅動系統發送信號，并實現每臺小車和整個自動系統中央控制器的通信，負責AGV小車內部程序的運行和參數的設置。

遠程I/O，可以將其它系統或者設備的I/O點通過以太網接入到AGV系統，擴展了AGV系統的功能與靈活性。目前常用的MOXA遠程I/O模塊支持OPC/Modbus等協議。

圖1： 浙江新鳳鳴集團AGV自動化生產現場

智能充電裝置在AGV小車電量較低時，進行AGV小車蓄電池的自動充電。

無線局域網AP負責AGV管理和監控機、物流管理機及AGV小車之間的互聯互通。

二、纖維生產系統的構成

某廠纖維生產平面圖，如圖3。

站臺1為空紗車存放點，在滿紗車中的纖維送上貨運車并運輸走以后，空紗車需要人工放到站臺1，為下一次生產做準備。

站臺4到站臺9主要存放滿紗車，通過自動化流水線生產出來的纖維，都存放在滿紗車上，需要通過人工將滿紗車拉送到站臺2或站臺3。

站臺2和站臺3上的滿紗車，會經過貨車運輸，送給需要的用戶。

這樣周而復始，循環生產，為市場和客戶源源不斷輸送需要的纖維產品。

在該纖維生產過程中，需要大量的人力取送紗車，在產量較大時，需要的人力成本會非常高。采用AGV實現和自動化流水線的對接，自動完成空、滿紗車的取送任務，可大大提高勞動生產效率，并有效減輕人員的勞動強度，減少因人工操作失誤造成的次品，為生產企業創造更大的經濟效益。

三、AGV在纖維行業的應用方案設計

1. AGV整體搬運方案設計

經過實地考察和分析，AGV整體搬運方案設計如下：

自動化流水線生產完纖維，在裝紗車站臺裝滿一個紗車之后，自動下發一個滿紗車搬運任務給AGV系統，（在自動裝紗車站臺輸送機取貨位置安裝有貨檢測），AGV系統自動調度AGV小車到指定輸送機位置取貨。

AGV小車先運行到1號空紗車站臺取一個空紗車，然后再運行到4號至9號站臺中的任一站臺，將滿紗車取放到AGV車上，再將AGV車上的空紗車輸送到自動裝紗車站臺的輸送機上，最后用AGV車將滿紗車搬運至2號或者3號站臺，把纖維存放在放貨區輸送機上。AGV小車取放貨作業時與輸送機進行關聯互鎖，AGV小車完成取放貨作業后，AGV系統通知物流自動化系統完成滿紗車搬運作業。AGV搬運設計方案，如圖4。

2. AGV系統硬件整體架構設計

本案例中，AGV系統主要采用局域網實現AGV、AGV管理監控計算機、物流管理系統、各生產流水線及數據庫之間的通信，硬件整體架構設計方案，如圖5。

圖5：AGV系統硬件整體架構設計方案

圖6：AGV軟件流程圖

3.AGV軟件流程方案設計

（1）纖維生產AGV軟件系統與自動化生產線物流系統，采用更新數據庫接口表的方式進行數據交互。

（2）自動化生產線物流系統根據生產需要向接口表插入作業數據（包含取空紗車站點、取滿紗車站點、卸滿紗車站點，取卸貨作業類型等必要數據）。

（3）AGV系統根據自動化生產線物流系統插入接口表中的作業數據分配AGV執行任務，在指定任務階段采用更新任務狀態字段值的方式，與自動化生產線物流系統進行交互，直到任務完成。

（4）自動化生產線物流系統在任務流程中需要在指定階段采集輸送線狀態，并根據AGV流程對輸送線執行鎖定/解鎖動作，在工位就緒時向AGV發送指定的指令。

AGV軟件流程，如圖6。

四、結論

自動化集成制造的發展，使AGV的研究進入一個高潮。AGV在制造業的生產線中大顯身手，高效、準確、靈活地完成物料搬運任務。并且可由多臺AGV組成柔性的物流搬運系統，搬運路線可以隨著生產工藝流程的調整而及時調整，使一條生產線上能夠制造出十幾種產品，大大提高了生產的柔性和企業的競爭力。采用多臺AGV集成到自動化流水線中，可以大大減少生產搬運時間，生產事故也會大大減少，縮短投資回收時間，減少使用勞動力。目前，AGV除了在纖維制造業中有應用，在通用、豐田、克萊斯勒、大眾等全球主要的汽車廠的制造和裝配線上也得到了普遍應用。不斷提升和完善AGV系統，研究和探索AGV系統和自動化流水線無縫對接知識的有效獲取和恰當的實現方法，仍然是發展AGV技術的重要課題。